Daniel Nocera教授的人工叶可利用太阳能分解水，在分解过程中会产生氢气，而以目前世界上的技术水平这些氢气还无法得到利用。不过最新的研究利用细菌将氢气转化为液体燃料，为氢气的使用带来前所未有的希望。

摄影： Dominick Reuter, 麻省理工学院  撰文：Christina Nunez

　　Daniel Nocera教授是研究“人工叶”的先驱，“人工叶”工作原理与树叶相似，可利用太阳光和水产生能量。曾经，他对人工叶信心满满，认为这是一个巨大的科学突破，可使每个家庭拥有一座小型发电站。

　　“人工叶”的概念数年前就公诸于世，引起了广泛注意，不过在实际应用上并没有实质性的进展。“人工叶”是一个造价低、薄片一样的装置，后来，Nocera称，它有一个重大缺陷。

　　“人工叶会产生氢气，问题是你们没有设备利用这种能源”，Nocera说道。

　　Nocera所说的“你们”指的是实验室以外的人。尽管丰田等一些汽车公司生产出了以氢气为燃料的汽车，但添加燃料仍是一个问题：大部分加油站只提供液体氢气燃料。

存储太阳能

　　最近，Nocera与哈佛大学的生物学家合作取得了新的研究成果：研究者们创造出一种特殊的细菌，可将氢气（可从人工叶或其它来源获得）转化为酒精燃料。该成果发表在周一的《美国国家科学院院刊 》上。

　　哈佛大学的研究者们旨在解决之前的发电设备都未解决的问题：通过太阳光获取能量已经有很长一段时间，但没有太阳光时如何获取能量呢？如果更进一步，除了用作电能以外，这些存储的能量可否做其它用途。

　　在自然光合作用下，阳光照射到水和二氧化碳时会产生生物质，但若将生物质转化为燃料通常还需要更进一步反应，比如说，将玉米分解产生乙醇。

　　研究者们通过基因技术改造了一种细菌，能够越过生物质这一步骤，直接产生出液体燃料。他们首先利用人工叶将水分解为氧气和氢气，而后用细菌吸收氢气，同时加入二氧化碳生产出异丙醇，这是一种堪比乙醇的酒精燃料。

　　Nocera表示，这一生产系统有点类似藻类农场，不同的是细菌不需要持续的光照，而且无需人工维护。

惊人的发现

　　此前，研究细菌和太阳能领域的科学家们面临一个苦恼已久的难题：细菌会死亡，Nocera称他的研究团队已经成功将其攻克。不过为了维持细菌存活，需要施加高压电流，因此解决方法还不够高效。

　　导致细菌死亡的罪魁祸首是被称为活性氧簇的一类分子，它们的来源着实令人吃惊。将水分解之后，活性氧簇竟然从产生氢气的一端冒出，而不是产生氧气的一端。

　　“我们非常吃惊，也困惑了一段时间”，Nocera说道。不过在明确问题之后，研究者们最终还是解决了，能够更有效率的生产燃料。

　　尽管各个流程清楚明了，但距离实际应用还要很漫长的路要走。

　　John Turner是美国国家可再生能源实验室的研究人员，主要研究氢能源。他对这个研究表示高度的赞赏，不过提示说“研究距离商业应用还有相当长的距离”。

　　无论是维持细菌生长还是最终生产燃料的过程都需要能量，除此以外，Turner称，从大气中获得持续的二氧化碳也 “非常耗费能量”。

　　Nocera承认他的产能系统还不够高效，在发展成为产能工业之前，“我们还需要做更多的研究”。

　　尽管如此，Nocera称这个研究包含其他科学家可以应用的技术成果：“本研究中有很多先进的科学发现，其他人可以在此基础上继续开展研究”。